PicoRuler : les règles moléculaires basées sur des protéines permettent de tester la résolution optique des dernières méthodes de microscopie à super-résolution sur des biomolécules de l’ordre de moins de 10 nanomètres dans des conditions réalistes. Crédit : Gerti Beliu, DALL-E 3 / Université de Würzburg
Bonne nouvelle pour les chercheurs travaillant avec la microscopie à fluorescence à haute résolution : des règles moléculaires biocompatibles sont disponibles pour la première fois pour calibrer les dernières méthodes de microscopie à super-résolution.
Les progrès récents en microscopie à super-résolution permettent désormais une résolution optique de quelques nanomètres, comparable à la taille des molécules cellulaires. Pourtant, vérifier cette résolution sur des composants cellulaires tels que des complexes multiprotéiques s’est avéré difficile en raison de l’absence de systèmes de référence biomoléculaires capables de marquer avec précision les colorants à des distances nanométriques.
Outils biomoléculaires innovants : PicoRulers
Une équipe de scientifiques dirigée par le Dr Gerti Beliu et le professeur Markus Sauer du Centre Rudolf Virchow – Centre de bioimagerie intégrative et translationnelle de la Julius-Maximilians-Universität (JMU) de Würzburg en Bavière, en Allemagne, a désormais marqué un tournant. Dans la revue Matériaux avancésils présentent de nouvelles règles moléculaires biocompatibles, les PicoRulers (Protein-based Imaging Calibration Optical Rulers).
Grâce à l’expansion du code génétique et à la chimie du clic, l’équipe a réussi à construire ces règles moléculaires personnalisées. Ils peuvent être utilisés comme structures de référence biomoléculaires précises en microscopie à fluorescence.
Chef-d’œuvre technologique : la précision à l’échelle moléculaire
Les PicoRulers sont basés sur la protéine en trois parties PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen), qui joue un rôle central dans ADN réplication et réparation. Grâce à l’introduction précise de produits contre nature acides aminés à des positions précisément définies, cette protéine a été modifiée de telle manière que des colorants fluorescents ou d’autres molécules peuvent être spécifiquement cliqués dessus avec une erreur de liaison minimale.
Cela permet aux chercheurs de tester la résolution des dernières méthodes de microscopie à super-résolution avec une précision sans précédent sur une biomolécule cellulaire précisément définie.
Markus Sauer est enthousiaste : « La capacité à résoudre de véritables structures biologiques à un niveau inférieur à 10 nanomètres marque une nouvelle ère dans l’imagerie biologique. Par rapport aux macromolécules artificielles utilisées précédemment, nos PicoRulers ne se caractérisent pas seulement par leur compatibilité biologique. Ils permettent également une précision inégalée pour tester la résolution dans des conditions réalistes.
Élargir les horizons de recherche : les processus cellulaires dévoilés
L’application de cette technologie s’étend bien au-delà des frontières traditionnelles de la microscopie. « Nos PicoRulers ne sont pas seulement un outil permettant des mesures plus précises, mais ouvrent également la porte à une enquête plus approfondie et plus détaillée des processus complexes qui se déroulent au sein de nos cellules », explique Gerti Beliu.
Implications futures : transformer l’imagerie biologique
Le développement ultérieur des PicoRulers pourrait modifier à long terme l’imagerie biologique et médicale avec une résolution moléculaire. Ils permettent pour la première fois de valider et d’améliorer le potentiel de résolution de nouvelles méthodes de microscopie super-résolution sur des échantillons biologiques. Cela en fait un outil précieux pour l’élucidation future de l’organisation moléculaire et de l’interaction des biomolécules dans les cellules.
